高校二年生の主人公『結城篤』は、放課後の教室で、憧れのクラスメイト『椎野灯里』から告白される。告白の途中、誰もいないはずの教室の掃除箱の中から、同じくクラスメイトであり、灯里の親友であり、勉強の天才『西園寺数理』が現れ、告白した灯里に「灯里は、どうして結城を好きになったのか？」と問いかける。 　灯里はいくつかの仮説を述べるが、数理に論破される。答えられない灯里に、数理は、「好きになった理由が言えないなら、恋じゃない」と、交際を認めないと主張する。 　一方で、結城は人の感情は数学の論理で説明できないと主張する。 　すると、数理は結城の主張『人の感情は数学の論理で説明できない』ということを証明せよと言い出し……